Оптичні хвилеводи та лінії передачі.
Оптоволокно — это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Выделяют несколько классов оптоволокон по особенностям структуры и принципа действия:
Одномодовые оптоволокна
Многомодовые оптоволокна
Оптоволокна с градиентным показателем преломления
Оптоволокна со ступенчатым профилем распределения показателей преломления.
Волоконный световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из серцевины и оболочки с разными оптическими характеристиками (показателями преломнения n1 и n2)Серцевина служит для передачи электромагнитной энергии. Назначение оболочки: создание лучших условий отражения на границе серцевин оболочка и защита от излучения энергии в окружающее пространство. Снаружи располагается защитное покрытие для предохранения воздействий Отличие от радиопередачи состоит в том, что волна распростораняется не в свободном пространстве, а концентрируется в самом обьеме светловода и передается по нему в заданом направлении.Передача волны по световоду осуществляется за счет отражений ее от границы сердечника и оболочки, имеющих разные показатели преломления(n1,n2). В обычних кабелях носитель передаваемой информации явлается электро ток, а в ОК—лазерные луч.
В светодах, волноводах и других направляющих системах передача происходит волноводным методам.
Передача осуществляэтся за счет многократного отражения волни от границы раздела сред которыми.может быть метал-диелектрик, даэлектрик с различными диэлектриками (оптическими) свойствами и др.
Наиболее широкое применение получили вол.световоды двух типов: ступенчатыя и градиентные: У ступенчатые световод показатель преломления в сердечных построениях и имеет резкий переход о n1 серцевины k n2 оболочки, и лучи зигзагообразно отражаются от границі серд-обол. градиентные световоды имеют непрерывное плавное изменение показателя преломления в серцевины по радиусу световода от центра к переферии, n лучи распростр по волнообразным траекториям.
В оптических системах связи используется приимущественно цифровые системы передачи ИКМ на 30, 120, 480, и 1920 катодов.
Pяда особенностей, присущих оптическим волноводам.
Физические особенности. Широкополосность оптических сигналов, обусловленная чрезвычайно высокой частотой несущей (Fo=10^14 Гц). Это означает, что по оптической линии связи можно передавать информацию со скоростью порядка 10^12 бит/с. Скорость передачи данных может быть увеличена за счет передачи информации сразу в двух направлениях, так как световые волны могут распространяться в одном волокне независимо друг от друга. Кроме того, в оптическом волокне могут распространяться световые сигналы двух разных поляризаций, что позволяет удвоить пропускную способность оптического канала связи. На сегодняшний день предел по плотности передаваемой информации по оптическому волокну не достигнут. Очень малое затухание светового сигнала в волокне. Лучшие образцы российского волокна имеют затухание 0.22 дБ/км на длине волны 1.55 мкм, что позволяет строить линии связи длиной до 100 км без регенерации сигналов.
Технические особенности. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличие от меди. Оптические волокна имеют диаметр около 100 мкм, то есть очень компактны и легки, что делает их перспективными для использования в авиации, приборостроении, в кабельной технике. При строительстве систем связи автоматически достигается гальваническая развязка сегментов. Изготавливают самонесущие подвесные кабели, не содержащие металла и тем самым безопасные в электрическом отношении. Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа. Волоконно-оптические линии связи нельзя подслушать неразрушающим способом. Всякие воздействия на волокно могут быть зарегистрированы методом мониторинга (непрерывного контроля) целостности линии. Важное свойство оптического волокна - долговечность. Время жизни волокна, то есть сохранение им своих свойств в определенных пределах, превышает 25 лет, что позволяет проложить оптико-волоконный кабель один раз и, по мере необходимости, наращивать пропускную способность канала
Недостатки: При создании линии связи требуются высоконадежные активные элементы, преобразующие электрические сигналы в свет и свет в электрические сигналы. Необходимы также оптические коннекторы (соединители) с малыми оптическими потерями и большим ресурсом на подключение-отключение. Точность изготовления таких элементов линии связи должна соответствовать длине волны излучения, то есть погрешности должны быть порядка доли микрона. Производство таких компонентов оптических линий связи очень дорогостоящее. Для монтажа оптических волокон требуется прецизионное, а потому дорогое, технологическое оборудование. При обрыве оптического кабеля затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями.
